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EP4325304A1 - Alarme non sonore electromagnetique - Google Patents

Alarme non sonore electromagnetique Download PDF

Info

Publication number
EP4325304A1
EP4325304A1 EP22190383.4A EP22190383A EP4325304A1 EP 4325304 A1 EP4325304 A1 EP 4325304A1 EP 22190383 A EP22190383 A EP 22190383A EP 4325304 A1 EP4325304 A1 EP 4325304A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnetic circuit
audible alarm
portable object
mobile
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22190383.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Jacques Born
Gian-Carlo Poli
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Swatch Group Research and Development SA
Original Assignee
Swatch Group Research and Development SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Swatch Group Research and Development SA filed Critical Swatch Group Research and Development SA
Priority to EP22190383.4A priority Critical patent/EP4325304A1/fr
Priority to JP2023124286A priority patent/JP2024026041A/ja
Priority to CN202310983529.9A priority patent/CN117590727A/zh
Priority to US18/446,605 priority patent/US20240053708A1/en
Publication of EP4325304A1 publication Critical patent/EP4325304A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B25/00—Indicating the time by other means or by combined means
    • G04B25/02—Indicating the time by other means or by combined means by feeling; Clocks or watches for blind persons
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B25/00—Indicating the time by other means or by combined means
    • G04B25/02—Indicating the time by other means or by combined means by feeling; Clocks or watches for blind persons
    • G04B25/04—Alarm clocks or watches with devices stimulating the skin
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04G—ELECTRONIC TIME-PIECES
    • G04G13/00—Producing acoustic time signals
    • G04G13/02—Producing acoustic time signals at preselected times, e.g. alarm clocks
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B25/00—Indicating the time by other means or by combined means
    • G04B25/005—Indicating the time by other means or by combined means in alarm clocks
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B6/00—Tactile signalling systems, e.g. personal calling systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/18—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with coil systems moving upon intermittent or reversed energisation thereof by interaction with a fixed field system, e.g. permanent magnets

Definitions

  • the invention relates to a non-audible alarm intended to equip a portable object.
  • the invention relates more particularly to a non-audible vibrating and resonant alarm, of small dimensions, adapted to be integrated into a thin portable object, such as a timepiece.
  • the invention also relates to a portable object, such as a timepiece, in particular a watch, comprising such a non-audible alarm.
  • Such a non-audible alarm is for example described in the document EP 0349230 .
  • This alarm includes a piezoelectric motor which rotates an eccentric mass mounted mobile on a shaft.
  • this non-audible alarm requires the use of a piezoelectric motor whose manufacturing requires relatively complex techniques.
  • the non-audible document alarm EP 0625738 A1 comprises an electromagnetic motor fixedly mounted on a support, the electromagnetic motor setting in motion a heavy mass to provide a vibratory effect with a quasi-linear oscillatory movement of the mass.
  • Such a non-audible alarm has a power consumption of around 10 mW.
  • the invention aims to provide a solution to at least one of the problems described above.
  • the invention aims to propose a non-sound alarm of simplified design which can be easily integrated into portable objects, in particular timepieces, without significant modification of its structure, which can be produced at low cost, by automated operations. at high speed for example, and having improved power consumption.
  • the invention also relates to a portable object comprising a non-audible alarm according to the invention.
  • the portable object is a timepiece, for example a watch.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically illustrating an exemplary embodiment of a non-audible alarm 100 according to the invention.
  • figure 2 represents an exploded view of the non-audible alarm 100 illustrated in figure 1 , allowing you to visualize the different elements constituting the non-audible alarm.
  • FIG. 3 represents a sectional view of the non-audible alarm 100 illustrated in figure 1 , according to the median section plane M1 illustrated in figure 1 .
  • the non-audible alarm 100 is a non-audible alarm, of the electromagnetic type, comprising electromagnetic motor means 200 which can be electrically controlled to set in motion a movable member to generate a vibratory effect by oscillation of the movable member .
  • the non-audible alarm 100 according to the invention is particularly suitable for equipping small portable objects, such as for example a timepiece 1.
  • Such a timepiece 1 is represented schematically in the Figure 7 , as an example of implementation
  • the timepiece 1 comprises a box 2 consisting of a middle part 3 and a base 4 fixed in a conventional manner to the middle part 3.
  • the box 2 delimits an internal space 5 configured to receive a horometric movement (not shown) as well than a non-audible alarm 100 according to the invention.
  • the timepiece 1 further comprises an energy source, not shown, for example a battery, configured to electrically power at least the non-audible alarm 100 according to the invention.
  • an energy source not shown, for example a battery, configured to electrically power at least the non-audible alarm 100 according to the invention.
  • the energy source is electrically connected to an electronic control unit 50 configured to control the electromagnetic motor means 200 of the non-sound alarm 100 according to the invention.
  • the electromagnetic motor means 200 are electrically controlled by the electronic control unit 50 to activate movement of a mobile member, so as to obtain a vibratory effect perceptible by the user wearing the timepiece 1, or the portable object, for example via the bottom 4 in contact with the user.
  • the electronic control unit 50 is configured to excite the electromagnetic motor means 200 at the resonance frequency, or at a frequency close to the resonance frequency, of the non-audible alarm 100.
  • the electronic control unit 50 is configured to excite the electromagnetic motor means 200 and generate a vibration at a frequency between 120 Hz and 250 Hz.
  • the electromagnetic motor means 200 comprise a magnetic circuit composed of a mobile magnetic circuit 210 and a fixed magnetic circuit 220.
  • the mobile magnetic circuit 210 and the fixed magnetic circuit 220 are carried by a support 10.
  • the support 10 is a multifunctional element comprising a fixed part 11a, 11b carrying the fixed magnetic circuit 220.
  • the fixed part 11a, 11b of the support 10 also carries the electronic control unit 50.
  • the fixed magnetic circuit 220 is for example made integral with the fixed part 11a, 11b of the support 10 by means of fixing means, for example by electric welding, called spot welding.
  • the support 10 further comprises a mobile part 12a, 12b shaped to carry the mobile magnetic circuit 210.
  • the mobile magnetic circuit 210 is made integral with the mobile part 12a, 12b of the support 10 by means of fixing means, for example by electric welding, called spot welding.
  • the fixed part 11a, 11b of the support 10 is intended to be secured to the timepiece, for example at the bottom 4 of the timepiece 1, for example by screwing or gluing.
  • the fixed part 11a, 11b of the support 10 cooperates with the fixing elements 70, of screw type, to secure the fixed part 11a, 11b of the support 10 to the timepiece 1.
  • the electronic control unit 50 is for example secured to the fixed part 11a, 11b of the support 10 by gluing, or by the fixing means 70 making it possible to secure the support 10 to the timepiece 1.
  • the support 10 further comprises elastic connection elements 60 mechanically connecting the movable part 12a, 12b and the fixed part 11a, 11b of the support 10.
  • the elastic connection elements 60 are formed by flexible elastic blades 60a, 60b, of low thickness, extending in a plane perpendicular to the plane formed by the fixed part 11a, 11b and the movable part 12a, 12b of the support 10, and parallel to the median plane M1.
  • the elastic connection elements 60 are configured to provide a support function for the mobile part 12a, 12b of the support 10, and therefore for the mobile magnetic circuit 210, in particular in the z and y direction, while allowing lateral movement of the magnetic circuit.
  • movable 210 according to a translation movement, along the direction x.
  • the elastic connecting elements 60 are shaped to be flexible in a determined direction, here the x direction, in order to allow linear, or even quasi-linear, oscillation of the mobile magnetic circuit 210 relative to the fixed magnetic circuit 220, in an indicated lateral direction. by arrow D of the figure 1 .
  • the support 10 as well as the shape and arrangement of the elastic connection elements 60 relative to the mobile 210 and fixed 220 magnetic circuits make it possible to authorize lateral movement, substantially in translation in the x direction, of the mobile magnetic circuit 210 relative to the fixed magnetic circuit 220, under the control of the electronic control unit 50.
  • the elastic connecting elements 60 are flexible blades fixedly connected to the support 10 or integral with the support 10.
  • the elastic connection elements 60 border the mobile magnetic circuit 210 on either side.
  • the elastic connection elements 60 also have an elastic return function tending to return the mobile magnetic circuit 210 to a resting equilibrium position, without electrical stress from the electromagnetic motor means 200.
  • each elastic connecting element 60 is composed of a lower tongue 60a and an upper tongue 60b arranged symmetrically at each slice of the electromagnetic motor means 200, relative to a median plane M1, dividing the non-audible alarm 100 in two depending on the height.
  • the support 10 is advantageously made in two separate pieces forming a lower half-shell 10a and an upper half-shell 10b, the two half-shells 10a, 10b being configured to encapsulate and maintain the electromagnetic motor means 200, and more particularly the circuit movable magnetic circuit 210 and the fixed magnetic circuit 220.
  • Each half-shell 10a, 10b comprises two lateral elastic tongues 60a, 60b forming the elastic connection elements 60 described above.
  • the elastic tongues 60a, 60b arranged symmetrically, thus make it possible to border laterally an upper portion of the electromechanical motor means 200 and a lower portion of the electromechanical motor means 200.
  • movements along the axis are eliminated.
  • z by elastic deformation of the elastic tongues 60a, 60b.
  • the half-shells 10a, 10b of the support 10 are for example made from a flat plate, for example metallic, of thin thickness, and the elastic tongues 60a, 60b come from one material with the fixed parts 11a, 11b and the parts mobile 12a, 12b of support 10.
  • the mobile magnetic circuit 210 comprises a ferromagnetic core 212 and a coil 211 wound in a conventional manner around the ferromagnetic core 212.
  • the ferromagnetic core 212 is coupled to a magnetic cage 213 at one of the poles of the ferromagnetic core 212, so that the magnetic cage 213 forms an extension of the ferromagnetic core 212.
  • the ferromagnetic core 212 is made integral with the magnetic cage 213 by ad hoc fixing means, for example by a screwing element 216.
  • the magnetic assembly of the mobile magnetic circuit 210 is sufficiently heavy to constitute a mobile mass capable of generating a vibratory effect capable of being perceived by the user.
  • the ferromagnetic core 212 is dissociated from the magnetic cage 213; however, the ferromagnetic core 212 and the magnetic cage 213 can be in one piece.
  • the dissociated embodiment makes it easier to wind the coil 211 around the ferromagnetic core 212.
  • the vibrating mobile mass of the non-audible alarm 100 is formed the mobile part 210 of the magnetic circuit of the electromagnetic motor means 200.
  • the vibrating mass therefore belongs to the magnetic circuit of the non-audible alarm 100.
  • the mobile magnetic circuit 210 also has the role of mobile mass of the vibratory system, so that in the non-sound alarm 100 according to the invention, it is not necessary to use a specific mass, reported, by example in non-magnetic metal, mechanically coupled to a part of the magnetic circuit, having a unique role of vibrating mass and which does not participate in the magnetic circuit of the electromagnetic motor means.
  • the mobile mass of the non-sound alarm 100 is a magnetic, or ferromagnetic, mass, also constituting the mobile magnetic circuit 210 of the electromagnetic motor means 200.
  • the fixed magnetic circuit 220 comprises two elements 221, 222 made of magnetic material.
  • the two elements made of magnetic material are permanent magnets.
  • Each permanent magnet 221, 222 has a north-south permanent magnetization axis (indicated N-S) which is oriented perpendicular to the translation movement of the mobile magnetic circuit 210.
  • the two permanent magnets 221, 222 have an inverted magnetization axis. one in relation to the other.
  • the fixed magnetic circuit 220 also includes a shunt 223 to close the magnetic flux at the fixed magnetic circuit 220 and minimize magnetic leaks. Thus, the performance of the non-audible alarm is optimized.
  • the magnetic cage 213 comprises two parallel branches 214, 215 which border the coil 211 laterally and which extend towards the fixed magnetic circuit 220.
  • the two branches 214, 215 constitute polar developments of the ferromagnetic core 212 of the coil 211 configured to guide the magnetic flux of the mobile magnetic circuit 210 induced by the coil 211, near the fixed magnetic circuit 220, and more particularly near the magnets permanent 221, 222.
  • the two branches 214, 215 extend opposite the permanent magnets 221, 222.
  • the two branches 214, 215 as well as the ferromagnetic core 212 delimit, with the permanent magnets 221, 222, an air gap e extending perpendicular to the lateral movement of the mobile magnetic circuit 210.
  • the coil 211 can be electrically powered and give rise to a magnetic flux which can circulate inside the ferromagnetic core 212 and propagate in the magnetic cage 213 at the level of the polar developments 214, 215 and can be closed by passing through the permanent magnets 221, 222 and the shunt 223, via the air gap e.
  • the ferromagnetic core 212 When the coil 211 receives a positive electrical supply, for example in pulse form, as illustrated in Figure 6 , the ferromagnetic core 212 is polarized as well as the two branches of the magnetic cage 213 as indicated on the figure 4 .
  • the different polarities interact with the polarities of the permanent magnets 221, 222, so that the poles of the same sign repel each other and the poles of the opposite sign attract each other, which creates a magnetic force moving laterally in translation, in the x direction, the mobile magnetic circuit 210 towards the left under the effect of the polarities of the permanent magnets.
  • the mobile magnetic circuit 210 will move laterally alternately from left to right, according to a translation movement in the direction x, guided by the elastic connection elements 60.
  • the movements will constrain the elements of elastic connection 60 which will tend to return the mobile magnetic circuit 210 to its initial position, by elastic return effect, and so on to oscillate around this initial position of equilibrium, or rest, in a back-and-forth lateral translational movement.
  • an electrical supply of appropriate shape in frequency and amplitude a vibratory effect is created in the box 2 of the timepiece 1 perceptible by the wearer.
  • the electronic control unit 50 is configured to generate an electrical power supply for the coil 211, as shown by way of example in Figure 6 , in the form of alternating pulses to maintain the oscillating movement of the mobile magnetic circuit 210, the pulses making it possible to compensate for the damping of the oscillating movement of the mobile magnetic circuit 210.
  • the non-audible alarm 100 according to the invention has a reduced bulk, which is perfectly suited to a watchmaking application since its shape is essentially flat and not very thick, which allows easy integration into a watch box. shows without major modification to other components.
  • a non-audible alarm according to the invention could be produced with a total height of approximately 3 mm.
  • the overall size and weight have been particularly reduced, in particular by the elimination of a dedicated mobile mass in non-magnetic metal.
  • the non-audible alarm according to the invention has an optimized magnetic construction with polar expansions and a shunt, which makes it possible to avoid magnetic leaks and optimize magnetic efficiency.
  • the electrical consumption of such an alarm is optimized and reduced.
  • the power consumption of such a non-audible alarm could be measured at less than 10mW.
  • the inverted architecture, of the moving coil type, of the non-audible alarm according to the invention with the setting in motion of the part of the circuit magnetic comprising the coil also makes it possible to reduce the electrical consumption of such a non-sound alarm, by eliminating the need to set in motion a dedicated non-magnetic heavy mass.
  • the proposed inverted architecture makes it possible to avoid the use of a specific mass, for example tungsten.
  • a specific mass for example tungsten.

Landscapes

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Abstract

Un aspect de l'invention concerne une alarme non sonore (100) pour objet portable comportant des moyens moteurs électromagnétiques (200) qui peuvent être commandés électriquement pour générer un effet vibratoire, ladite alarme non sonore (100) étant caractérisée en ce que les moyens moteurs électromagnétiques (200) comportent un circuit magnétique mobile (210) et un circuit magnétique fixe (220) ; ledit circuit magnétique mobile (210) comportant une bobine (211), un noyau ferromagnétique (212) couplé à une cage magnétique (213) formant une prolongation du noyau ferromagnétique (212) ; l'ensemble magnétique dudit circuit magnétique mobile (210) constituant une masse magnétique mobile de ladite alarme non sonore (100) apte à générer ledit effet vibratoire ; et en ce qu'elle comporte des éléments de liaison élastique (60) reliant élastiquement le circuit magnétique mobile (210) au circuit magnétique fixe (220), les éléments de liaison élastique (60) étant conformés pour guider et assurer un mouvement d'oscillation linéaire, ou quasi linéaire, du circuit magnétique mobile (210) lors de la commande électrique des moyens moteurs électromagnétiques (200).

Description

    Domaine technique de l'invention
  • L'invention concerne une alarme non sonore destinée à équiper un objet portable.
  • L'invention concerne plus particulièrement une alarme non sonore vibrante et résonnante, de petites dimensions, adaptée pour être intégrée dans un objet portable de faible épaisseur, tel qu'une pièce d'horlogerie.
  • L'invention concerne encore un objet portable, telle qu'une pièce d'horlogerie, notamment une montre, comportant une telle alarme non sonore.
    • Arrière-plan technologique
  • Les alarmes classiques équipant les objets portables, et notamment les pièces d'horlogerie, permettent de fournir une information sonore, par exemple liée à un événement et/ou à une information horaire, en émettant un son choisi dans une gamme ou selon une tonalité particulière.
  • Ces alarmes ont l'inconvénient essentiel d'être sonores et d'être perçues par l'environnement de l'utilisateur.
  • De plus, de telles alarmes sonores ne permettent pas de pouvoir différencier l'objet portable de l'utilisateur (le porteur) des autres objets portables appartenant aux personnes de son environnement.
  • Ainsi, on comprend que ces alarmes sonores présentent plusieurs inconvénients : elles ne sont pas discrètes et sont perceptibles par d'autres personnes que l'utilisateur, ce qui peut être problématique dans certains environnements ; elles ne permettent pas au porteur de faire une distinction entre son objet portable et les autres objets portables de son environnement, par exemple au sein de groupes de plusieurs personnes.
  • Pour pallier à cela, il a été proposé des alarmes silencieuses, dites non sonores, vibrantes qui comportent des moteurs entrainant une masse, l'ensemble étant configuré pour fournir un effet vibratoire qui peut être transmis à l'utilisateur. Une telle vibration présente l'avantage d'être perçue uniquement par l'utilisateur, ce qui permet d'être discret et de ne pas déranger les personnes de l'environnement de l'utilisateur, lors du déclenchement de l'alarme, par exemple pour l'heure du réveil, pour un appel reçu, pour une information liée au changement d'heure, etc.
  • Une telle alarme non sonore est par exemple décrite dans le document EP 0349230 . Cette alarme comporte un moteur piézo-électrique qui entraine en rotation une masse excentrique montée mobile sur un arbre.
  • Toutefois, à cause de la configuration coaxiale de cette alarme, celle-ci présente un encombrement relativement important si bien qu'elle nécessite, pour son montage dans une pièce d'horlogerie, un aménagement spécifique, voire une reconstruction complète de cette pièce d'horlogerie, ce qui est problématique.
  • De plus, cette alarme non sonore nécessite l'utilisation d'un moteur piézo-électrique dont la fabrication fait appel à des techniques relativement complexes.
  • Pour répondre à cette problématique, il a été développé une alarme non sonore décrite dans le document EP 0625738 A1 de conception plus simple, d'encombrement réduit et avec un coût de fabrication plus faible.
  • L'alarme non sonore du document EP 0625738 A1 comporte un moteur électromagnétique monté fixement sur un support, le moteur électromagnétique mettant en mouvement une masse lourde pour fournir un effet vibratoire avec un mouvement oscillatoire de la masse quasi linéaire.
  • Une telle alarme non sonore présente une consommation électrique de l'ordre de 10 mW.
  • Or, dans le domaine des objets portables, il existe un besoin constant d'améliorer la conception, l'encombrement, et/ou la consommation des différents éléments constitutifs des objets portables, comme notamment les alarmes, notamment pour augmenter la durée de vie des objets portables en minimisant la consommation électrique des différents organes constituant l'objet portable.
    • Résumé de l'invention
  • Dans ce contexte, l'invention vise à fournir une solution à au moins une des problématiques décrites précédemment.
  • Notamment, l'invention vise à proposer une alarme non sonore de conception simplifiée pouvant s'intégrer facilement dans les objets portables, notamment les pièces d'horlogerie, sans modification importante de sa structure, pouvant être réalisée à faible coût, par des opérations automatisées à grande vitesse par exemple, et présentant une consommation électrique améliorée.
  • Dans ce contexte, l'invention concerne une alarme non sonore pour objet portable comportant des moyens moteurs électromagnétiques qui peuvent être commandés électriquement pour générer un effet vibratoire, ladite alarme non sonore étant caractérisée en ce que :
    • les moyens moteurs électromagnétiques comportent un circuit magnétique mobile et un circuit magnétique fixe ; ledit circuit magnétique mobile comportant une bobine, un noyau ferromagnétique couplé magnétiquement à une cage magnétique formant une prolongation du noyau ferromagnétique ; l'ensemble magnétique dudit circuit magnétique mobile constituant une masse magnétique mobile de ladite alarme non sonore apte à générer ledit effet vibratoire ;
    • et en ce qu'elle comporte des éléments de liaison élastique reliant élastiquement le circuit magnétique mobile au circuit magnétique fixe, les éléments de liaison élastique étant conformés pour guider et assurer un mouvement d'oscillation linéaire, ou quasi linéaire, du circuit magnétique mobile lors de la commande électrique des moyens moteurs électromagnétiques.
  • Outre les caractéristiques évoquées dans le paragraphe précédent, l'alarme non sonore électromagnétique selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
    • le circuit magnétique fixe comporte deux éléments en matériau magnétique ;
    • les deux éléments en matériau magnétique sont des aimants permanents ;
    • le circuit magnétique fixe comporte un shunt pour refermer le flux magnétique au niveau du circuit magnétique fixe induit par la bobine du circuit magnétique mobile ;
    • les éléments de liaison élastique appartiennent à un support recevant le circuit magnétique fixe et le circuit magnétique mobile ;
    • le support comporte une partie fixe recevant le circuit magnétique fixe et une partie mobile recevant le circuit magnétique mobile, les éléments de liaison élastique reliant mécaniquement la partie mobile du support à sa partie fixe, tout en guidant et assurant un mouvement d'oscillation linéaire, ou quasi linéaire, du circuit magnétique mobile lors de la commande électrique des moyens moteurs électromagnétiques ;
    • la partie fixe du support comporte des moyens de fixation aptes à rendre solidaire la partie fixe du support à l'objet portable ;
    • le support est formé par une demi-coque inférieure et une demi-coque supérieure conformées pour encapsuler le circuit magnétique mobile et le circuit magnétique fixe des moyens moteurs électromagnétiques ;
    • chaque demi-coque du support comporte deux languettes élastiques latérales formant les éléments de liaison élastique, configurées pour border latéralement les moyens moteurs électromécaniques ;
    • la cage magnétique comporte deux branches formant des épanouissements polaires configurés pour guider un champ magnétique induit par la bobine à proximité du circuit magnétique fixe ;
    • les deux branches formant les épanouissements polaires et le noyau ferromagnétique délimitent, avec le circuit magnétique fixe, un entrefer e s'étendant perpendiculairement au mouvement d'oscillation linéaire, ou quasi linéaire, du circuit magnétique mobile ;
    • l'alarme non sonore comporte un boîtier électronique de commande configuré pour alimenter électriquement la bobine de manière à faire osciller le circuit magnétique mobile à sa fréquence de résonnance ;
    • ladite fréquence de résonnance du circuit magnétique mobile est déterminée par la géométrie des éléments de liaison élastique et par la masse du circuit magnétique mobile ;
    • le circuit magnétique mobile et la géométrie des éléments de liaison élastique sont configurés pour que la fréquence de résonnance du circuit magnétique mobile soit comprise entre 120 Hz et 250 Hz. Cette plage de fréquence correspondant aux fréquences les mieux ressenties par le poignet de l'utilisateur ;
    • l'alarme non sonore comporte un boîtier électronique de commande configuré pour alimenter électriquement la bobine de manière à faire osciller le circuit magnétique mobile à une fréquence choisie entre 120 Hz et 250 Hz.
  • L'invention concerne également un objet portable comportant une alarme non sonore selon l'invention.
  • Préférentiellement, l'objet portable est une pièce d'horlogerie, par exemple une montre.
    • Brève description des figures
  • Les buts, avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous faisant référence aux figures suivantes :
    • la figure 1 est une vue d'ensemble en perspective illustrant schématiquement un exemple de réalisation d'une alarme non sonore selon l'invention ;
    • la figure 2 représente une vue en éclatée de l'alarme non sonore illustrée à la figure 1, permettant de visualiser les différents éléments constitutifs de l'alarme non sonore selon l'invention ;
    • la figure 3 représente une vue en coupe de l'alarme non sonore 100 illustrée à la figure 1, selon un plan de coupe médian M1 ;
    • la figure 4 est une vue détaillée de la figure 3, illustrant particulièrement les différentes polarités du circuit magnétique des moyens moteurs électromagnétiques lorsque la bobine reçoit une alimentation électrique positive ;
    • la figure 5 est une vue détaillée de la figure 3, illustrant particulièrement les différentes polarités du circuit magnétique des moyens moteurs électromagnétiques lorsque la bobine reçoit une alimentation électrique négative ;
    • la figure 6 est un graphique illustrant un exemple d'alimentation électrique des moyens moteurs électromagnétiques de l'alarme non sonore selon l'invention, afin de générer un effet vibratoire perceptible par l'utilisateur ;
    • la figure 7 est une vue schématique d'une pièce d'horlogerie intégrant une alarme non sonore selon l'invention illustrée à la figure 1.
  • Dans toutes les figures, les éléments communs portent les mêmes numéros de référence sauf précision contraire.
    • Description détaillée de l'invention
  • La figure 1 est une vue en perspective illustrant schématiquement un exemple de réalisation d'une alarme non sonore 100 selon l'invention.
  • La figure 2 représente une vue en éclatée de l'alarme non sonore 100 illustrée à la figure 1, permettant de visualiser les différents éléments constitutifs de l'alarme non sonore.
  • La figure 3 représente une vue en coupe de l'alarme non sonore 100 illustrée à la figure 1, selon le plan de coupe médian M1 illustré à la figure 1.
  • L'alarme non sonore 100 selon l'invention est une alarme non sonore, de type électromagnétique, comportant des moyens moteurs électromagnétiques 200 qui peuvent être commandés électriquement pour mettre en mouvement un organe mobile pour générer un effet vibratoire par oscillation de l'organe mobile.
  • L'alarme non sonore 100 selon l'invention est particulièrement adaptée pour équiper des objets portables de petites dimensions, comme par exemple une pièce d'horlogerie 1.
  • Une telle pièce d'horlogerie 1 est représentée schématiquement à la figure 7, à titre d'exemple de réalisation
  • La pièce d'horlogerie 1 comporte une boîte 2 constituée d'une carrure 3 et d'un fond 4 fixé de façon classique à la carrure 3. La boîte 2 délimite un espace interne 5 configuré pour recevoir un mouvement horométrique (non représenté) ainsi qu'une alarme non sonore 100 selon l'invention.
  • La pièce d'horlogerie 1 comporte en outre une source d'énergie, non représentée, par exemple une pile, configurée pour alimenter électriquement au moins l'alarme non sonore 100 selon l'invention.
  • Préférentiellement, la source d'énergie est reliée électriquement à un boîtier électronique de commande 50 configuré pour piloter les moyens moteurs électromagnétiques 200 de l'alarme non sonore 100 selon l'invention.
  • En se référant désormais aux figures 1 à 3, on décrira de façon plus détaillée l'alarme non sonore 100 selon l'invention équipant la pièce d'horlogerie 1.
  • L'alarme non sonore 100 comporte :
    • un support 10 pouvant comporter des éléments de fixation 70 ad-hocs permettant la fixation de l'alarme non sonore 100 à la pièce d'horlogerie 1 ;
    • le boîtier électronique de commande 50 apte à être connecté électriquement à la source d'énergie équipant l'objet portable ;
    • des moyens moteurs électromagnétiques 200 reliés électriquement au boîtier électronique de commande 50, aptes à générer un effet vibratoire.
  • Les moyens moteurs électromagnétiques 200 sont commandés électriquement par le boîtier électronique de commande 50 pour mettre en mouvement un organe mobile, de manière à obtenir un effet vibratoire perceptible par l'utilisateur portant la pièce d'horlogerie 1, ou l'objet portable, par exemple via le fond 4 en contact avec l'utilisateur.
  • Le boîtier électronique de commande 50 est configuré pour exciter les moyens moteurs électromagnétiques 200 à la fréquence de résonnance, ou à une fréquence proche de la fréquence de résonnance, de l'alarme non sonore 100.
  • Préférentiellement, le boîtier électronique de commande 50 est configuré pour exciter les moyens moteurs électromagnétiques 200 et générer une vibration à une fréquence comprise entre 120 Hz et 250 Hz.
  • Les moyens moteurs électromagnétiques 200 comportent un circuit magnétique composé d'un circuit magnétique mobile 210 et d'un circuit magnétique fixe 220. Le circuit magnétique mobile 210 et le circuit magnétique fixe 220 sont portés par un support 10.
  • Le support 10 est un élément multifonctionnel comportant une partie fixe 11a, 11b portant le circuit magnétique fixe 220. La partie fixe 11a, 11b du support 10 porte également le boîtier électronique de commande 50.
  • Le circuit magnétique fixe 220 est par exemple rendu solidaire à la partie fixe 11a, 11b du support 10 par l'intermédiaire de moyens de fixation, par exemple par soudage électrique, dit soudage par point.
  • Le support 10 comporte en outre une partie mobile 12a, 12b conformée pour porter le circuit magnétique mobile 210.
  • Le circuit magnétique mobile 210 est rendu solidaire de la partie mobile 12a, 12b du support 10 par l'intermédiaire de moyens de fixation, par exemple par soudage électrique, dit soudage par point.
  • La partie fixe 11a, 11b du support 10 est destinée être solidarisée à la pièce d'horlogerie, par exemple au niveau du fond 4 de la pièce d'horlogerie 1, par exemple par vissage ou collage.
  • Comme représenté à la figure 2, la partie fixe 11a, 11b du support 10 coopère avec les éléments de fixation 70, de type vis, pour solidariser la partie fixe 11a, 11b du support 10 à la pièce d'horlogerie 1.
  • Le boîtier électronique de commande 50 est par exemple solidarisé à la partie fixe 11a, 11b du support 10 par collage, ou encore par les moyens de fixation 70 permettant de solidariser le support 10 à la pièce d'horlogerie 1.
  • Le support 10 comporte en outre des éléments de liaison élastique 60 reliant mécaniquement la partie mobile 12a, 12b et la partie fixe 11a, 11b du support 10. Les éléments de liaison élastique 60 sont formés par des lames souples élastiques 60a, 60b, de faible épaisseur, s'étendant dans un plan perpendiculaire au plan formé par la partie fixe 11a, 11b et la partie mobile 12a, 12b du support 10, et parallèlement au plan médian M1.
  • Les éléments de liaison élastique 60 sont configurés pour assurer une fonction de support de la partie mobile 12a, 12b du support 10, et donc du circuit magnétique mobile 210, notamment selon la direction z et y, tout en autorisant un déplacement latéral du circuit magnétique mobile 210, selon un mouvement de translation, le long de la direction x.
  • Les éléments de liaison élastique 60 sont conformés pour être souples selon une direction déterminée, ici la direction x, afin de permettre une oscillation linéaire, voire quasi linéaire, du circuit magnétique mobile 210 par rapport au circuit magnétique fixe 220, selon une direction latérale indiquée par la flèche D de la figure 1.
  • Autrement dit, le support 10 ainsi que la forme et la disposition des éléments de liaison élastique 60 par rapport aux circuits magnétiques mobile 210 et fixe 220 permettent d'autoriser un déplacement latéral, sensiblement en translation selon la direction x, du circuit magnétique mobile 210 par rapport au circuit magnétique fixe 220, sous commande du boîtier électronique de commande 50.
  • Les éléments de liaison élastique 60 sont des lames souples raccordées fixement au support 10 ou venus de matière avec le support 10.
  • Les éléments de liaison élastique 60 bordent de part et d'autre le circuit magnétique mobile 210.
  • Les éléments de liaison élastique 60 ont également une fonction de rappel élastique tendant à ramener le circuit magnétique mobile 210 dans une position d'équilibre de repos, sans sollicitation électrique des moyens moteurs électromagnétiques 200.
  • A titre d'exemple, chaque élément de liaison élastique 60 est composée d'une languette inférieure 60a et d'une languette supérieure 60b disposées symétriquement au niveau de chaque tranche des moyens moteurs électromagnétiques 200, par rapport à un plan médian M1, divisant l'alarme non sonore 100 en deux selon la hauteur.
  • Le support 10 est avantageusement réalisé en deux pièces distinctes formant une demi-coque inférieure 10a et une demi-coque supérieure 10b, les deux demi-coques 10a, 10b étant configurées pour encapsuler et maintenir les moyens moteurs électromagnétiques 200, et plus particulièrement le circuit magnétique mobile 210 et le circuit magnétique fixe 220. Chaque demi-coque 10a, 10b comportent deux languettes élastiques 60a, 60b latérales formant les éléments de liaison élastique 60 décrits précédemment. Les languettes élastiques 60a, 60b, ménagées symétriquement, permettent ainsi de border latéralement une portion supérieure des moyens moteurs électromécaniques 200 et une portion inférieure des moyens moteurs électromécaniques 200. Ainsi, avec une telle configuration, on s'affranchit des déplacements selon l'axe z par déformation élastique des languettes élastiques 60a, 60b.
  • Les demi-coques 10a, 10b du support 10 sont par exemple réalisées à partir d'une plaque plane, par exemple métallique, de faible épaisseur, et les languettes élastiques 60a, 60b viennent de matière avec les parties fixes 11a, 11b et les parties mobiles 12a, 12b du support 10.
  • Le circuit magnétique mobile 210 comporte un noyau ferromagnétique 212 et une bobine 211 enroulée de façon classique autour du noyau ferromagnétique 212.
  • Le noyau ferromagnétique 212 est couplé à une cage magnétique 213 au niveau d'un des pôles du noyau ferromagnétique 212, de sorte que la cage magnétique 213 forme une prolongation du noyau ferromagnétique 212. Le noyau ferromagnétique 212 est rendu solidaire de la cage magnétique 213 par des moyens de fixations ad hocs, par exemple par un élément de vissage 216.
  • L'ensemble magnétique du circuit magnétique mobile 210 est suffisamment lourd pour constituer une masse mobile apte à générer un effet vibratoire susceptible d'être perçu par l'utilisateur.
  • Dans l'exemple de réalisation illustré aux figures 1 à 3, et comme visible particulièrement à la figure 2, le noyau ferromagnétique 212 est dissocié de la cage magnétique 213 ; toutefois, le noyau ferromagnétique 212 et la cage magnétique 213 peuvent être monobloc. La réalisation dissociée permet de faciliter l'enroulement de la bobine 211 autour du noyau ferromagnétique 212.
  • Selon l'invention, la masse mobile vibrante de l'alarme non sonore 100 est formée la partie mobile 210 du circuit magnétique des moyens moteurs électromagnétiques 200. La masse vibrante appartient donc au circuit magnétique de l'alarme non sonore 100.
  • Autrement dit, le circuit magnétique mobile 210 a également le rôle de masse mobile du système vibratoire, de sorte que dans l'alarme non sonore 100 selon l'invention, il n'est pas nécessaire d'utiliser une masse spécifique, rapportée, par exemple en métal amagnétique, couplée mécaniquement à une partie du circuit magnétique, ayant un rôle unique de masse vibrante et qui ne participe pas au circuit magnétique des moyens moteurs électromagnétiques.
  • Ainsi, contrairement aux solutions de l'état de la technique, la masse mobile de l'alarme non sonore 100 selon l'invention est une masse magnétique, ou ferromagnétique, constituant également le circuit magnétique mobile 210 des moyens moteurs électromagnétiques 200.
  • Le circuit magnétique fixe 220 comporte deux éléments 221, 222 en matériau magnétique.
  • Préférentiellement, les deux éléments en matériau magnétique sont des aimants permanents.
  • Chaque aimant permanent 221, 222 présente un axe d'aimantation permanant nord-sud (indiqué N-S) qui est orienté perpendiculairement au mouvement de translation du circuit magnétique mobile 210. Les deux aimants permanents 221, 222 présentent un axe d'aimantation inversé l'un par rapport à l'autre.
  • Le circuit magnétique fixe 220 comporte également un shunt 223 pour refermer le flux magnétique au niveau du circuit magnétique fixe 220 et réduire au maximum les fuites magnétiques. Ainsi, le rendement de l'alarme non sonore est optimisé.
  • La cage magnétique 213 comporte deux branches 214, 215 parallèles qui bordent latéralement la bobine 211 et qui s'entendent en direction du circuit magnétique fixe 220.
  • Les deux branches 214, 215 constituent des épanouissements polaires du noyau ferromagnétique 212 de la bobine 211 configurés pour guider le flux magnétique du circuit magnétique mobile 210 induit par la bobine 211, à proximité du circuit magnétique fixe 220, et plus particulièrement à proximité des aimants permanents 221, 222.
  • Les deux branches 214, 215 s'étendent en regard des aimants permanents 221, 222.
  • Les deux branches 214, 215 ainsi que le noyau ferromagnétique 212 délimitent, avec les aimants permanents 221, 222, un entrefer e s'étendant perpendiculairement au déplacement latéral du circuit magnétique mobile 210.
    • Fonctionnement de l'alarme non sonore selon l'invention
  • Sous la commande du boîtier électronique de commande 50, la bobine 211 peut être alimentée électriquement et faire naître un flux magnétique qui peut circuler à l'intérieur du noyau ferromagnétique 212 et se propager dans la cage magnétique 213 au niveau des épanouissements polaires 214, 215 et peut se refermer en passant par les aimants permanents 221, 222 et le shunt 223, via l'entrefer e.
  • Lorsque la bobine 211 reçoit une alimentation électrique positive, par exemple sous une forme impulsionnelle, comme illustré à la figure 6, le noyau ferromagnétique 212 se polarise ainsi que les deux branches de la cage magnétique 213 comme indiqué sur la figure 4. Les différentes polarités interagissent avec les polarités des aimants permanents 221, 222, de sorte que les pôles de même signe se repoussent et les pôles de signe contraire s'attirent, ce qui crée une force magnétique déplaçant latéralement en translation, selon la direction x, le circuit magnétique mobile 210 vers la gauche sous l'effet des polarités des aimants permanents.
  • Lorsque la bobine 211 reçoit une alimentation électrique négative, par exemple sous la forme impulsionnelle illustrée à la figure 6, les polarités s'inversent et le circuit magnétique mobile 210 se déplace latéralement en translation à droite, selon la direction x, sous l'effet des polarités des aimants permanents, comme illustré à la figure 5.
  • Ainsi, sous une alimentation électrique alternative, le circuit magnétique mobile 210 va se déplacer latéralement en alternance de gauche à droite, selon un mouvement de translation selon la direction x, guidé par les éléments de liaison élastique 60. Les déplacements vont contraindre les éléments de liaison élastique 60 qui vont tendre à ramener le circuit magnétique mobile 210 dans sa position initiale, par effet de rappel élastique, et ainsi de suite pour osciller autour de cette position initiale d'équilibre, ou de repos, dans un mouvement de translation latéral de va-et-vient. Ainsi, en choisissant une alimentation électrique de forme appropriée en fréquence et en amplitude, on crée un effet vibratoire dans la boîte 2 de la pièce d'horlogerie 1 perceptible par le porteur.
  • Avantageusement, le boîtier électronique de commande 50 est configuré pour générer une alimentation électrique de la bobine 211, telle que représentée à titre d'exemple à la figure 6, sous la forme d'impulsions alternatives pour entretenir le mouvement d'oscillation du circuit magnétique mobile 210, les impulsions permettant de compenser l'amortissement du mouvement oscillant du circuit magnétique mobile 210.
  • L'alarme non sonore 100 selon l'invention, et telle que décrite précédemment, présente un encombrement réduit, ce qui convient parfaitement à une application horlogère puisque sa forme est essentiellement plane et peu épaisse, ce qui permet une intégration aisée dans une boîte de montre sans modification majeure des autres composants. A titre d'indication uniquement, une telle alarme non sonore selon l'invention a pu être réalisée avec une hauteur totale d'environ 3 mm.
  • L'encombrement global et le poids ont été particulièrement réduits notamment par la suppression d'une masse mobile dédiée en métal amagnétique.
  • L'alarme non sonore selon l'invention présente une construction magnétique optimisée avec des épanouissements polaires et un shunt, ce qui permet d'éviter les fuites magnétiques et optimiser le rendement magnétique. Ainsi, la consommation électrique d'une telle alarme est optimisée et réduite. A titre d'indication uniquement, la consommation électrique d'une telle alarme non sonore a pu être mesurée à moins de 10mW.
  • L'architecture inversée, de type bobine mobile, de l'alarme non sonore selon l'invention avec la mise en mouvement de la partie du circuit magnétique comportant la bobine, permet également de réduire la consommation électrique d'une telle alarme non sonore, en s'affranchissant de la mise en mouvement d'une masse lourde amagnétique dédiée.
  • Enfin, contrairement aux solutions de l'état de la technique, l'architecture inversée proposée permet de s'affranchir de l'utilisation d'une masse spécifique, par exemple en tungstène. Ainsi, les coûts de fabrication d'une telle alarme non sonore sont également réduits.

Claims (15)

  1. Alarme non sonore (100) pour objet portable (1) comportant des moyens moteurs électromagnétiques (200) qui peuvent être commandés électriquement pour générer un effet vibratoire, ladite alarme non sonore (100) étant caractérisée en ce que :
    - les moyens moteurs électromagnétiques (200) comportent un circuit magnétique mobile (210) et un circuit magnétique fixe (220) ; ledit circuit magnétique mobile (210) comportant une bobine (211), un noyau ferromagnétique (212) couplé à une cage magnétique (213) formant une prolongation du noyau ferromagnétique (212) ; l'ensemble magnétique dudit circuit magnétique mobile (210) constituant une masse magnétique mobile de ladite alarme non sonore (100) apte à générer ledit effet vibratoire ;
    - et en ce qu'elle comporte des éléments de liaison élastique (60) reliant élastiquement le circuit magnétique mobile (210) au circuit magnétique fixe (220), les éléments de liaison élastique (60) étant conformés pour guider et assurer un mouvement d'oscillation linéaire, ou quasi linéaire, du circuit magnétique mobile (210) lors de la commande électrique des moyens moteurs électromagnétiques (200).
  2. Alarme non sonore (100) pour objet portable (1) selon la revendication précédente caractérisée en ce que le circuit magnétique fixe (220) comporte deux éléments en matériau magnétique (221, 222).
  3. Alarme non sonore (100) pour objet portable (1) selon la revendication précédente caractérisée en ce que les deux éléments en matériau magnétique (221, 222) sont des aimants permanents.
  4. Alarme non sonore (100) pour objet portable (1) selon la revendication précédente caractérisée en ce que le circuit magnétique fixe (220) comporte un shunt (223) pour refermer le flux magnétique au niveau du circuit magnétique fixe (220).
  5. Alarme non sonore (100) pour objet portable (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que les éléments de liaison élastique (60) appartiennent à un support (10) recevant le circuit magnétique fixe (220) et le circuit magnétique mobile (210).
  6. Alarme non sonore (100) pour objet portable (1) selon la revendication précédente caractérisée en ce que le support (10) comporte une partie fixe (11a, 11b) recevant le circuit magnétique fixe (220) et une partie mobile (12a, 12b) recevant le circuit magnétique mobile (210), les éléments de liaison élastique (60) reliant mécaniquement la partie mobile (12a, 12b) du support (10) à sa partie fixe (11a, 11b), tout en guidant et assurant un mouvement d'oscillation linéaire, ou quasi linéaire, du circuit magnétique mobile (210) lors de la commande électrique des moyens moteurs électromagnétiques (200).
  7. Alarme non sonore (100) pour objet portable (1) selon la revendication précédente caractérisée en ce que la partie fixe (11a, 11b) du support (10) comporte des moyens de fixation (70) aptes à rendre solidaire la partie fixe (11a, 11b) du support (10) à l'objet portable (1).
  8. Alarme non sonore (100) pour objet portable (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le support (10) est formé par une demi-coque inférieure (10a) et une demi-coque supérieure (10b) conformées pour encapsuler le circuit magnétique mobile (210) et le circuit magnétique fixe (220) des moyens moteurs électromagnétiques (200).
  9. Alarme non sonore (100) pour objet portable (1) selon la revendication précédente caractérisée en ce que chaque demi-coque (10a, 10b) du support (10) comporte deux languettes élastiques (60a, 60b) latérales formant les éléments de liaison élastique (60), configurées pour border latéralement les moyens moteurs électromécaniques (200).
  10. Alarme non sonore (100) pour objet portable (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la cage magnétique (213) comporte deux branches (214, 215) formant des épanouissements polaires configurés pour guider un flux magnétique induit par la bobine (211) à proximité du circuit magnétique fixe (220).
  11. Alarme non sonore (100) pour objet portable (1) selon la revendication précédente caractérisée en ce que les deux branches (214, 215) formant les épanouissements polaires et le noyau ferromagnétique (212) délimitent, avec le circuit magnétique fixe (220), un entrefer (e) s'étendant perpendiculairement au mouvement d'oscillation linéaire, ou quasi linéaire, du circuit magnétique mobile (210).
  12. Alarme non sonore (100) pour objet portable (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte un boîtier électronique de commande (50) configuré pour alimenter électriquement la bobine (211) de manière à faire osciller le circuit magnétique mobile (210) à sa fréquence de résonance.
  13. Alarme non sonore (100) pour objet portable (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte un boîtier électronique de commande (50) configuré pour alimenter électriquement la bobine (211) de manière à faire osciller le circuit magnétique mobile (210) à une fréquence choisie entre 120 Hz et 250 Hz.
  14. Objet portable (1) comportant une alarme non sonore (100) selon l'une des revendications précédentes.
  15. Objet portable (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'objet portable est une pièce d'horlogerie.
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